New Total-Ionizing-Dose Resistant Data Storing Technique for NAND Flash Memory
New Total-Ionizing-Dose Resistant Data Storing Technique for NAND Flash Memory
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用于 NAND 闪存的全新抗总电离剂量数据存储技术
DOI：
10.1109/tdmr.2022.3189673
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发表时间：
2022
影响因子：
2
通讯作者：
Ray, Biswajit
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Buddhanoy, Matchima;Sakib, Sadman;Surendranathan, Umeshwarnath;Wasiolek, Maryla;Hattar, Khalid;Milenkovic, Aleksandar;Ray, Biswajit
本文描述了一种新的NAND闪存中非基于电荷的数据存储技术，称为水印，它以闪存单元的物理属性的形式对只读数据进行编码。与闪存中传统的基于电荷的数据存储方法不同，该技术具有抗总电离剂量(TID)效应。为了评估其抗辐射效应，我们分析了几个来自不同供应商和技术节点的商用单层单元(SLC)闪存芯片中存储的数据。这些芯片在桑迪亚国家实验室使用高达100krad(Si)的Co-60伽马射线源阵列进行辐射。在Samsung公司的Flash芯片上进行的实验评估表明，水印的本征误码率(BER)从TID=0krad(Si)时的%提高到TID=100krad(Si)时的%。相反，存储在同一芯片上的基于电荷的数据的误码率从TID=0kRad(Si)时的0%增加到TID=100kRad(Si)时的1.5%。研究结果表明，与传统的基于电荷的数据存储相比，所提出的技术可能在极高辐射(TIDkrad(Si))环境下提供显著的数据完整性改进。相对于基于电荷的数据存储，这些在数据完整性方面的收益在易受辐射的环境中是有用的，但它们是以增加写入时间和辐射前更高的BER为代价的。
This paper describes a new non-charge-based data storing technique in NAND flash memory called watermark that encodes read-only data in the form of physical properties of flash memory cells. Unlike traditional charge-based data storing method in flash memory, the proposed technique is resistant to total ionizing dose (TID) effects. To evaluate its resistance to irradiation effects, we analyze data stored in several commercial single-level-cell (SLC) flash memory chips from different vendors and technology nodes. These chips are irradiated using a Co-60 gamma-ray source array for up to 100 krad(Si) at Sandia National Laboratories. Experimental evaluation performed on a flash chip from Samsung shows that the intrinsic bit error rate (BER) of watermark increases from% for TID = 0 krad(Si) to% for TID = 100 krad(Si). Conversely, the BER of charge-based data stored on the same chip increases from 0% at TID = 0 krad(Si) to 1.5% at TID = 100 krad(Si). The results imply that the proposed technique may potentially offer significant improvements in data integrity relative to traditional charge-based data storage for very high radiation (TIDkrad(Si)) environments. These gains in data integrity relative to the charge-based data storage are useful in radiation-prone environments, but they come at the cost of increased write times and higher BERs before irradiation.
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Neal Mielke;Hanmant Belgal;I. Kalastirsky;P. Kalavade;Andrew Kurtz;Qingru Meng;N. Righos;Jie Wu